evaluasi kinerja struktur bangunan rumah toko di...

REINTEK. Vol.7, No.1.Tahun 2012. ISSN 1907-503056

EVALUASI KINERJA STRUKTUR BANGUNAN RUMAH TOKO DI KOTA MEDAN DIBAWAH BEBAN GEMPA JAUH AKIBAT

PENGARUH ALIH FUNGSI DAN BENTUK BANGUNAN

Trio PahlawanTeknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara

Jl. Kapt. Mukhtar Basri No. 3 MedanE-mail : [email protected]

Abstract

Medan city as biggest town third in Indonesia in this time by development of new business centers, goodness in small and also big scale. located Medan city not so far with earthquake zona, only around 150 km of breaking line of strike-slip Sumatra, a its very active big breaking in Indonesia, even in world. Although Medan city is including stable area of earthquake but not yet of course peaceful fully. Lack of attention of planning of structure will maturedly at buildings of ruko reinforced concrete in Medan city become especial attention at this research. Lower him of is quality of building construction will cause structure of responsible weak vibration by signifikan. In its development, structurally building of ruko seen not be planned properly. It is possible that made with planning overruling calculation of structure analysis. Hard him again often discovered by buildings have problem, building which initialy destined as shop house displaced functioned is other, given permit only 2 floor in the reality in field stand up 3 or even 4 floor, building which initially only 1 door, 2 door, and or 3 door, if farm side it still enable to be woke up building again hence will increase to continue. By developing a construction without constituted by planning with structure analysis to things which have gone into effect previously is old world. More than anything else the structure woke up by ugly, of course will add the problems. What is going on to buildings of ruko the if/when strong earthquake far above recuring return require to trace farther. Specially to strength of used material, transfer of structure effect of pregnant earthquake vibration burden far low frequency and long time and ruination which possible generating of. Pursuant to research which have been done, strength depress concrete yielded by material inform against concrete coming from execution of development of existing ruko at Medan city, have very low value, while for steel in general not have problem at all and result of analysis in the form of value of Respons index and structure fall to pieces structure of ruko in accepting earthquake far can be concluded that there is transformation him and also change of function at one particular building building specially building of ruko Field town very dangerous to safety of dweller.

Keyword : Ruko, Reinforced Concrete, Respon Structure, index fall to pieces.

1. Pendahuluan

Pos is i kota Medan ter letak t idak begitu jauh dengan zona gempa, hanya sekitar ±150 km dar i gar is patahan str ike-s l ip Sumatera , sebuah patahan besar yang sangat akt if seismis itasnya di Indonesia , bahkan di dunia . Walau kota Medan t ermasuk daerah stab il dar i gempa tetap i belu m tentu sepenuhnya aman. Hal ini terbukt i dar i laporan studi Badan Meteorologi dan Geofis ika (BMG,

2000) yang mencatat sejumla h getaran pernah melanda kota Medan. Intens itas yang dirasakan menunjukkan tr end peningkatan yang signif ikan. Intens itas ini berasal dar i gelombang berper ioda panjang yang dihasilkan oleh gempa jauh dar i patahan besar Sumatera dan zona l ipatan Sumatera . Menurut Zachr iasen dkk. (1999) dua daerah ini secara seismologi ada lah t ermasu k sangat akt if di dunia , kar ena pada tahun 1833 pernah t er jadi gempa raksasa Mw=9,0.

R E I N T E KJURNAL ILMU

PENGETAHUANDAN TEKNOLOGI TERAPAN

Evaluasi Kinerja Struktur Bangunan Rumah Toko Di Kota Medan Dibawah Beban Gempa Jauh Akibat Pengaruh Alih Fungsi Dan Bentuk Bangunan (Trio Pahlawan)

57

2. Landasan Teori

Chandler dan Lam (2001) menjelaskan bahwa untuk menentukan simpangan (drift) maksimum dari sebuah bagunan akibat gempa diperlukan identifikasi profil dasar simpangan bangunan saat mencapai respon non elastis. Simpangan maksimum ini sangat berguna untuk mengetahui faktor daktilitas perpindahan atau lebih dikenal sebagai faktor daktilitas. Faktor daktilitas struktur merupakan rasio antara simpangan maksimum dan simpangan saat pertama leleh (first yield). Faktor ini sering dikaitkan dengan gaya geser dasar dari sebuah gempa.

Scholl (1984) dan Naeim (1987) menjelaskan penyelidikan empiris dan studi yang terkait dengan teori respon dinamik pada struktur rangka beton bertulang dibebani getaran gempa yang kuat menunjukkan sebuah hubungan yang sangat jelas antara simpangan antar tingkat (inter-story drift) dan potensi kegagalan struktur. Kemudian Kappos (1994) menjelaskan bahwa kritis simpangan antar tingkat sebesar 2% terjadi pada lantai 7 pada bangunan beton bertulang 10 lantai yang dibebani gempa sangat kuat. Negro dkk. (1996) melakukan uji sampai hancur dengan menggunakan beban dinamis tiruan pada bangunan beton bertulang 4 lantai yang menghasilkan harga kritis simpangan antar tingkat sebesar 7,18%. Hasil studi Dymiotis dkk. (1999) pada bangunan beton bertulang berlantai 10 menunjukkan bahwa hancurnya kolom pertama kali terjadi seketika setelah simpangan mencapai 3%.

Untuk kasus gempa jauh, Balendra dkk. (2002) menyimpulkan bahwa kota Singapura memiliki resiko terhadap gempa berkekuatan 7,6 skala Richter yang berjarak 400 km dari lokasinya. Mereka juga menyebutkan bahwa gempa ini mampu menghasilkan gaya geser dasar gempa sampai mencapai 10% dari berat struktur bangunan. Faisal (2003) menjelaskan bahwa bangunan beton bertulang bertingkat banyak di Malaysia, khususnya di kota Kuala Lumpur dan Pulau Pinang, cukup beresiko terhadap gempa jauh. Pada studi tersebut dijelaskan bahwa gempa dengan magnituda 7,8 pada jarak 281 km dari Patahan Sumatera mampu memberikan gaya geser dasar gempa mencapai 29,7% dari berat bangunan beton

berlantai 10. Gaya gempa ini ternyata dapat menyebabkan balok mengalami kegagalan struktur pada bangunan yang sama, yang umumnya tidak mengikutkan pengaruh gempa jauh dalam perencanaannya.

Sekarang ini umumnya untuk evaluasi bangunan terhadap pengaruh gempa banyak menggunakan metode berbasis gaya (force-based method), metode berbasis perpindahan (displacement-based method) dan metode berbasis kinerja (performance-based method). Uraian lengkap mengenai metode-metode tersebut dapat ditemukan di Kraeinkler dan Seneviratna (1998), Andriano dkk. (1999), Chandler dan Mendis (2000), Medhekar dan Kennedy (2000), Ghobarah (2001), Kappos dan Manafpour (2001). Metode berbasis kinerja adalah metode paling populer. Metode ini dapat menggabungkan metode berbasis gaya dan perpidahan sekaligus dalam pendekatannya serta mampu memberikan informasi yang lebih menyeluruh. Mulai dari simpangan, derajat kehancuran sampai dengan tingkat kinerja sebuah bangunan. Tidak hanya itu, metode berbasis kinerja saat ini telah diaplikasikan kepada rekayasa kegempaan. Sehingga informasi mulai tingkat magnituda gempa yang akan muncul, getaran gempa yang disebarkan didasar batuan, pembesaran getaran sebagai respon lokasi atau tanah, sampai kepada derajat kehancuran dan tingkat kinerja bangunan yang terjadi dapat dihasilkan secara lebih tepat (Chandler dan Lam, 2001).

Gempa Jauh Sumatera

Menurut Faisal dan Majid (2002) secara rata-rata tercatat sebuah gempa besar selalu terjadi 27 tahun sekali di daerahkawasan Sumatera. Gempa yang terkuat terjadi di tahun 1833 sebesar Mw=9,0. Gempa ini cukup hebat karena menyebabkan sejumlah rumah di daerah pantai timur Sumatera rusak (Zachariasen dkk., 1999). Di sekitar Pulau Nias juga pernah terjadi gempa hebat di tahun 1861. Gempa tersebut berkekuatan Mw=8,5 dan dilaporkan setengah bagian pantai barat Semenanjung Malaysia merasakan getarannya. Menurut Pan dan Lee (2002) gempa yang lebih kecil pada tahun 1994 dari gempa tahun 1833 dan 1861 dari daerah lipatan Sumatera, yaitu dekat Pulau


Siberut (Mw=6,0), dirasakan juga oleh penduduk Kuala Lumpur dan Singapura, dua kota besar yang terletak ±600 km dari pusat gempa. Gempa lipatan lain yang juga dirasakan oleh penduduk bertempat tinggal jauh dari pusat gempa adalah gempa lipatan tahun 1998 yang berkekuatan Mw=6,0 dan gempa Bengkulu tahun 2000 yang berkekuatan Mw=7,8.

Sementara itu untuk kawasan Patahan Sumatera (bagian Sumtera Tengah) menurut Newcomb dan mcCann (1987) serta Pucheko dan Sykes (1992) kebanyakan memberikan gempa-gempa yang lebih kecil, yaitu gempa menengah sampai dengan gempa kuat. Kawasan ini merupakan salah satu zona patahan strike-slip yang cukup dikenal dunia sebagai Sumatera Great Fault. Menurut Sieh dan Natawidjaja (2000) tingkat deformasi pada patahan Sumatera ini berkisar 37 mm/tahun di bagian utara dan 10 mm/tahun di bagian selatan. Patahan Sumatera ini mempunyai segmen-segmen patahan aktif sebanyak 12 yang tersebar mulai dari Aceh sampai Lampung.

Soetardjo dkk. (1985) melaporkan bahwa pada tahun 1921, gempa Tapanuli sebesar Mw=7,1 yang muncul di Sumatera Utara dan mengejutkan banyak kota seperti Medan, Gunung Sitoli dan Tarutung. Bahkan Banda Aceh, 522 km dari pusat gempa, turut merasakannya. Disusul kemudian dengan gempa Mw=7,7 pada tahun 1936 yang menyebabkan sejumlah bangunan di kota Medan yang berjarak 135 km dari pusat gempa, tercatat mengalami kerusakan. Diperkirakan intensitas di kota ini mencapai VI skala MMI (Soetardjo dkk., 1985). Gempa tahun 1936 ini merupakan salah satu gempa terkuat yang diketahui dalam sejarah gempa Sumatera Great Fault yang muncul pada segmen patahan Tripa. Sieh dan Natawidjaya (2000) menambahkan bahwa pada tahun 1892 ada gempa yang muncul pada segmen patahan Angkola yang berkekuatan lebih, yaitu Ms=7,7 yang luput dicatat oleh sejarah.

Atenuasi

Umumnya fungsi atenuasi digunakan untuk mejelaskan perlemahan percepatan suatu gelombang gempa setelah melakukan perjalanan dari sumbernya dengan panjang

tertentu. Hubungan atenuasi memberikan hasil dalam percepatan tanah puncak dantergantung kepada faktor mekanisme gempa seperti tipe mekanisme sumber gempa, jarak sumber gempa (episenter), kondisi kerak bumi yang dilewati oleh gelombang gempa dan kondisi geologi disekitar area yang ditinjau.

Untuk gempa-gempa kerak dangkal di Jepang hubungan Fukushima dan Tanaka (1990) sangat sering dipakai karena berdasarkan model regresi dengan efek random terhadap percepatan, magnituda gempa dan jarak. Hubungan atenuasi yang sering digunakan di negara-negara benua Amerika adalah hubungan Boone dkk. (1997), Youngs dkk. (1997), Sadigh dkk. (1997), Atkinson dan Boone (2003), dan Cambell (2002, 2003). Hubungan-hubungan ini adalah untuk gempa-gempa yang berasal dari mekanisme gempa patahan strike-slip dan daerah lipatan (subduction). Hubungan Fukushima dan Tanaka (1990), Crouse dkk. (1991), Boore, dkk (1997), dan Youngs dkk. (1997) adalah yang sering digunakan di Indonesia seperti studi yang dibuat oleh Firmansjah dan Irsyam (1999) dan Najoan dkk. (1999) termasuk dalam membuat peraturan gempa SNI 03-1726-2003. Percepatan gempa pada batuan dasar untuk Indonesia yang termuat di dalam SNI 03-1726-2003 ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Percepatan gempa batuan dasar di Sumatera menurut SNI 03-1726-2003

Respon Dinamis Tanah

Kondisi geoteknis dan getaran tanah yang muncul akibat gempa mulai diklasifikasikan pada awal tahun 70-an di Jepang. Kemudian H.B. Seed dan I.M. Idriss mengembangkannya lebih lanjut pada tahun


59

1982 ke dalam respon spektrum percepatan untuk 4 type lokasi tanah yaitu lokasi tanah batuan, lokasi tanah kaku/keras (kedalaman <60 m), lokasi tanah yang tidak kohesif (kedalaman >75 m), dan lokasi yang terletak pada tanah liat kaku yang lunak sampai dengan sedang.

Terkadang tanah memberikan respon yang justru memperbesar gelombang gempa yang didapatnya dari batuan dasar untuk kemudian merumuskannya secara signifikan kebangunan atasnya. Kondisi ini yang sering disebut pembesaran gelombang gempa oleh tanah mulai disadari pada kejadian gempa Chiba-ken Chubu di Jepang yang percepatan tanah puncaknya 3 kali lebih besar dari pada percepatan di batuan dasar. Lebih parah dari ini pernah terjadi yaitu pada September 1985 di kota Mexico City. Pembesaran percepatan yang dilakukan oleh lapisan-lapisan tanah di kota ini diperkirakan berkisar 8 kali sampai dengan 50 kali sehingga menyebabkan kehancuran besar di kota tersebut (Celebi dkk., 1987).

Saat ini seluruh negara yang memiliki peraturan gempa telah mengambil kira pengaruh kondisi tanah dalam pembesaran gempa. Hal ini diimplementasikan dengan sejumlah grafik spektrum percepatan yang mewakili berbagai jenis tanah atau peta zonasi yang memuat nilai-nilai pembesaran atau amplifikasi getaran gempa. Di Indonesia masalah ini dapat terlihat pada keberadaan 6 spektrum percepatan untuk 3 jenis tanah yaitu tanah lunak, tanah sedang dan tanah keras, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1 dan Gambar 2.

Tabel.1. Percepatan puncak batuan dasar dan pembesarannya dimuka tanah

menurut SNI 03-1726-2003.

Percepatan puncak muka tanah A0 (g)Wilayah gempa

Percepatan puncak batuan dasar (g) Tanah

kerasTanah sedang

Tanah lunak

Tanah khusus

1 0,03 0,03 0,04 0,08

2 0,10 0,12 0,15 0,23

3 0,15 0,18 0,22 0,30

4 0,20 0,24 0,28 0,34

5 0,25 0,29 0,33 0,36

6 0.30 0,33 0,36 0,36

Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi

Gambar 2. Spektrum percepatan SNI 03-1726-2003 untuk 6 wilayah dan 3 jenis tanah

Evaluasi Kinerja Bangunan Bertingkat

Saat ini untuk mengevaluasi kinerja sebuah bangunan bertingkat baik untuk struktur beton bertulang maupun struktur baja, sering didasarkan kepada kurva kapasitas atau kurva simpangan atap dengan gaya geser lateral. Umumnya aturan yang sering digunakan adalah berdasarkan peraturan yang dikembangkan di USA yang dikenal dengan FEMA 274 (1997). Kinerja sebuah bangunan menurut aturan ini diukur terhadap gaya geser lateral dan simpangan atap lateral seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Deformasi dan kinerja struktur daktail menurut FEMA274 (1997)

Untuk mengevaluasi kinerja sebuah bangunan belakangan ini sering menggunakan analisa beban dorong (pushover analysis). Analisa beban dorong ini bertujuan untuk mengevaluasi kinerja yang diharapkan dari


sebuah sistem struktur dengan memperkirakan kebutuhan-kebutuhan akan kekuatan dan deformasi struktur di dalam perencanaan kegempaan (analisa non-elastis statis) dan kemudian membandingkan kebutuhan-kebutuhan tersebut dengan kapasitas yang tersedia pada tingkatan kinerja yang diharapkan. Evaluasi yang dibuat berdasarkan kepada sebuah penilaian terhadap parameter-parameter kinerja penting seperti simpangan (drift) global, simpangan antar tingkat (inter-strory drift), deformasi elemen inelastik (nilai leleh), deformasi antar elemen dan gaya-gaya pada elemen dengan sambungan. Untuk deformasi batas yang terkait dengan simpangan ATC-40 membuat sebuah aturan umum yang dipercayai dapat mengukur kinerja batas sebuah bangunan, seperti yang ditunjukkan oleh Tabel. Aturan simpangan batas kinerja sebuah struktur secara umum versi ATC-40 (1996) juga diadopsi oleh FEMA 274 (1997).

Tabel 2. Kinerja dan batas deformasi struktur bangunan menurut ATC-40 (1996)

Simpangan

(Datap/H)Tingkat Kinerja Struktur Bangunan

Batas simpangan antar tingkat

Immediate

Occupancy

(elastis)

Damage

Control

Life Safety

(Collapse

Prevention

Stage)

Structural

Stability

Simpangan Total Maksimum

0,0100,010 0,020

0,02 0,33 Vi/Pi

Simpangan non-elastik maksimum

0,0050,005 0,015

Tidak ada batas

Tidak ada batas

3. Metode Penelitian

a. Waktu dan Tempat

Penelitian ini akan dilaksanakan di kota Medan dan Laboratorium Beton Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara dengan estimasi waktu yang diperlukan untuk menjalankan penelitian selama 8 (delapan) bulan.

b. Bahan dan Alat

Bahan yang akan dipakai adalah beton keras umur 28 hari berukuran silinder diameter 15 cm, tinggi 30 cm. Bahan yang lain adalah besi tulangan yang digunakan saat pelaksanaan konstruksi bangunan ruko yang ada dilapangan. Bahan-bahan ini berasal dari 10 lokasi tertentu yang akan dipilih secara acak pada lokasi-lokasi pembangunan ruko di kota Medan. Data mentah lainnya adalah gambar kerja bangunan ruko yang tidak memiliki perhitungan analisa struktur. Direncanakan akan diperoleh dari pemilik bangunan pengusaha atau Pemda Kota Medan.

Peralatan utama yang akan digunakan dalam penelitian ini dapat dibagi ke dalam 2 bagian utama :

- Perangkat keras diantaranya : alat uji tekan beton, alat uji tarik besi tulangan, satu unit komputer desktop dengan spesifikasi Pentium M (1,8 MHz) RAM 500 MB dan printer.

- Perangkat lunak : program analisa struktur beton bertulang non-linier IDARC2D

c. Perlakuan dan Rancangan Kajian

Penelit ian diawali dengan melakukan pelacakan mater ia l dan model struktur ruko yang akan dijadikan sampel yang secara umum dapat mewakili kondisi yang ada dikota Medan. Sejumlah sampel akan diambil langsung dar i konstruksi yang sedang ber ja lan untuk mengetahui kekuatan karakter ist ik beton dan baja tulangan. Jumlah sampel yang akan diambil untuk set iap 1 buah lokas i konstruksi sebanyak 3 sampel. Direncanakan 10 lokasi konstruksi di kota Medan yang akan dit injau. Sampel beton akan dibuat ke dalam bentuk silinder 15cm dan t inggi 30cm. Kemudian diuji tekan dengan metode ASTM-C39. Begitupula halnya dengan besi tulangan, jumlah yang sama akan digunakan untuk melihat kekuatannya melalui pengujian tarik menggunakan


61

metode ASTM. Seluruh data yang diperoleh akan diambil nila i rata-ratanya sesuai dengan metode-metode tersebut.

Model struktur ruko yang akan diselidiki dalam kajian ini adalah struktur dengan kondisi geometr i 2, 3 dan 4 lantai untuk 1, 2 dan 3 pintu. Tinggi lantai 2 terhadap lantai dasar adalah 4,0 meter sedangkan t inggi lantai-lantai ber ikutnya diasumsikan sama sebesar 3,7 meter. Untuk lebar bentang satu pintu diasumsikan sebesar 4,0 meter dan sama untuk set iap bentang-bentang ber ikutnya. Total jumlah bangunan ruko yang akan diselidiki berdasarkan keadaan geometr inya ini adalah 9 buah. Untuk propert i penampang dan tulangan yang akan digunakan ditentukan berdasarkan kondisi yang umum dilakukan dilakukan dilapangan.

Model-model struktur tersebut akan diber i beban-beban yang terdir i dar i beban gravitasi, beban bergerak, dan beban gempa. Kombinasi beban-beban akan mengikuti kepada syarat yang diatur dalam SNI 1727-1987 (DPU, 1987). Gempa acuan untuk membuat skenar io gempa pada studi ini diambil berdasarkan skenario gempa hasil studi Faisal (2005), dimana skenar io gempa tersebut dibuat berdasarkan kepada gempa terkuat yang pernah ter jadi di wilayah Sumatera Utara sekitarnya dan dirasakan di kota Medan. Gempa-gempa tersebut adalah gempa tahun 1861 di pulau Nias dan tahun 2004 di Kepulauan Simeulue, 1921 di Tarutung, dan gempa 1936 di Kutacane.

Setelah diperoleh data-data mater ia l dan geometr i struktur dar i set iap model yang direncanakan, maka akan diamati var iabel-variabel ber ikut :

1. Kekuatan tekan/tar ik karakter ist ik beton dan besi tulangan.

2. Simpangan atap struktur bangunan ruko.

3. Simpangan antar t ingkat struktur bangunan ruko.

4. Tahap leleh, sendi plast is dan kegagalan struktur bangunan ruko.

5. Derajat kehancuran bangunan ruko.

Per lakuan yang sama dilakukan dengan simulasi model yang sama tetapi berdasarkan asumsi fungs i bangunan sebagai rumah sakit, penambahan 1 (satu) bentang dan penambahan 1 (satu) t ingkat lantai pada masing-masing model.

Studi penelit ian ini menggunakan sejumlah prosedur sepert i diilustrasikan pada Gambar 4. Prosedur tersebut adalah sebagai ber ikut :

1. Tentukan gempa-gempa acuan disekitar Sumtera Utara dan jarak terdekatnya ke kota Medan.

2. Pilih riwayat waktu percepatan yang dapat mewakili keadaan gempa jauh dan geologi kota Medan secara umum.

3. Tentukan percepatan tanah puncak di batuan dasar berdasarkan atenuasi gelombang gempa. Harga yang diperoleh diskalakan ke riwayat waktu percepatan hasil langkah 2.

4. Tentukan est imasi pembesaran gelombang gempa oleh tanah.

5. Lakukan studi lapangan dan pengujian laborator ium untuk mengetahui kekuatan karakter ist ik beton struktur bangunan ruko dan besi tulangan yang dipakainya.

6. Evaluasi gambar rencana bangunan ruko yang ada untuk memilih struktur bangunan yang mewakil i keadaan umum.

7. Tentukan pembebanan yang ter jadi pada struktur bangunan ruko


menurut DPU (1987) dan DPU (1999).

8. Lakukan analisa per ilaku seismik non-elast is struktur bangunan ruko dengan alat bantu software IDARC2D.

9. Buat grafik-grafik hubungan gaya geser dasar gempa terhadap simpangan dan indeks kehancuran untuk masing-masing model atau kasus bangunan ruko

Gambar 4. Skema prosedur penelitian yang akan dijalankan

4. Hasil dan Pembahasan

a. Kekuatan Material Beton dan Tulangan Baja

Hasil pengujian terhadap 80 benda uji beton silinder yang diambil dari pembuatan ruko menunjukkan tingkat yang bervariasi. Beberapa jenis campuran dalam pembuatan beton secara praktis digunakan dilapangan. Namun demikian campuran beton 1:2:3 tampak yang paling sering digunakan di lapangan untuk mendapatkan mutu beton K175 (f’c = 14,2 Mpa). Hasil analisa statistik uji-T dengan menggunakan alat bantu piranti lunak statistik terhadap 80 benda uji tersebut diberikan pada Tabel 3 dan Tabel 4.

Tabel 3. Nilai Tengah dan Simpangan Standar dalam

Kg/Cm2

Jenis Pembuatan

Beton

N Nilai Tengah Standar Deviasi

Standar Kesalahan Rata-rata

1:2:3 50 146,068 26,800 3,790

2:3:5 20 150,522 22,796 5,097

1:2:2 14 160,762 20,170 5,391

Jl. Laksana*) 4 89,163 18,377 9,188

Jl. Emas*) 4 156,608 2,192 1,096

Jl. Bambu*) 4 99,250 3,956 1,978

Jl. Denai*) 4 129,338 28,134 14,067

*) Beton Ready Mix K-175

Tabel 4. Uji-T untuk seluruh benda uji dalam Kg/Cm2

Test Value = 0

95% Confidence Interval of the

Difference

Jenis Pembuatan

Beton T

df Sig. (2-tailed)

Mean Difference

Lower Upper

1:2:3 38,540 49 .000 146,068 138,452 153,685

2:3:5 29,529 19 .000 150,522 139,853 161,191

1:2:2 29,822 13 .000 160,762 149,116 172,408

Jl. Laksana*) 9,704 3 .002 89,163 59,921 118,404

Jl. Emas*) 142,919 3 .000 156,608 153,120 160,095

Jl. Bambu*) 50,176 3 .000 99,250 92,955 105,545

Jl. Denai*) 9,197 3 .003 129,378 84,611 174,144

*) Beton Ready Mix K-175

Nilai tengah pada Tabel 3 untuk campuran 1:2;2 tampak paling tinggi mencapai 160,8 Kg/Cm2 atau sekitar 15,8 Mpa sedangkan untuk beton ready mix terdapat 2 nilai yang menunjukkan nilai tengah di bawah 100 Kg/Cm2 (9,8MPa) dan 2 nilai tengah di atasnya. Dari saja batas bawah untuk campuran 1:2:3 dan 2:3:5 pada Tabel 4 menunjukkan gejala sedikit lebih rendah dari bats bawah yang seharusnya mereka capai untuk beton K-175 dengan benda uji silinder (145,2 Kg/Cm2 atau 14,2 Mpa). Kondisi yang sangat parah ditunjukkan pada benda uji


63

beton silinder ready mix K-175 yang diambil dari pembangunan ruko di jalan Laksana dan jalan Bambu-II yang memiliki nilai tengah kuat tekan masing-masing hanya mencapai 89,19 Kg/Cm2 dan 99,25 Kg/Cm2. Nilai ini memiliki batas bawah interval kepercayaan 95% dari perbedaannya sebesar 92,95 Kg/Cm2 untuk benda uji yang diambil dari jalan bambu-II. Dengan begitu, hasil tersebut bukan jauh dari kuat tekan beton yang direncanakan yaitu K-175 (143,5 Kg/Cm2

untuk beton silinder) tetapi juga dibawah mutu beton K-125 (102,5 Kg/Cm2 untuk beton silinder).

Temuan seperti di atas sangat mengejutkan dan diperkirakan ada asumsi yang beredar pada kalangan pemilik bangunan ruko bahwa bila telah menggunakan beton ready mix maka struktur akan kuat tanpa memperdulikan kekuatan karakteristik beton yang digunakan. Penelitian ini juga menemukan di lapangan bahwa pelaksanaan pembangunan (pengawas pekerja) tanpa dasar yang logis melakukan pencampuran tambahan kerikil dan pasir pada beton ready mix. Mereka berasumsi beton segar ready mix terlalu cair dan secara visual tampak terlalu kuat dan boros. Kasus ini tidak diangkat sebagai salah satu truktur model bangunan ruko yang dianalisa karena terbilang unik dan berton ready mix pada bangunan ruko masih merupakan kasus yang tidak begitu banyak terjadi. Untuk itu hanya struktur beton bangunan ruko yang memakai metoda pencampuran tradisional 1;2:3 , 2:3:5 dan 1;2:2 yang kasusnya dianalisa. Berdasarkan hal tersebut maka rata-rata kuat beton karakteristik yang diambil untuk analisa kehancuran adalah 142,5 Kg/Cm2. Nilai rata-rata ini berasal dari 3 nilai batas bawah selang kepercayaan 95% yaitu 138,5 Kg/Cm2 , 139,9 Kg/Cm2 dan 149,1 Kg/Cm2.

Tulangan baja yang diambil sebagai benda uji dari lokasi pembangunan ruko secara umum tidak memiliki masalah sama sekali karena nilai yang diperoleh jauh lebih tinggi dari yang diperkirakan. Nilai kuat tarik tulangan baja yang diketahui di pasar adalah U-24 atau memiliki tegangan leleh 2400 Kg/Cm2. Dari sembilan benda uji yang diambil diperoleh 3 nilai kuat tarik berturut-turut sebesar 553,60 Mpa , 443,72 Mpa dan 438,77 Mpa. Tegangan leleh dari ketiga nilai

ini deperoleh sebesar fy=330 Mpa. Nilai yang diperoleh merupakan nilai rata-rata. Nilai ini jauh lebih besar dari nilai leleh baja dalam analisa tidak elastik dari seluruh tipe bangunan ruko yang akan dianalisis.

b. Respon Struktur Ruko Terhadap Gempa Jauh

b.1 Kapasitas

Sebanyak 9 model bangunan ruko yang terdiri atas jenis tanah keras diuji terhadap gempa jauh yang bersumber dari zona subduksi (lipatan) Sumatera. Selanjutnya 9 model awal bangunan ruko tersebut diasumsikan berubah bentuk (bertambah 1 lantai, bertambah 1 bentang serta sekaligus bertambah 1 lantai - 1 bentang) dan juga berubah fungsi sehingga total bangunan ruko yang ditinjau sebanyak 45 unit. Gempa diasumsikan terjadi berkekuatan Mw=9,3 di kawasan Nias yang berjarak 195 Km dari Kota Medan, dengan input data menggunakan rekaman riwayat waktu gempa Alaska.

Respon setiap jenis struktur bangunan ruko dalam kurva kapasitas (koefisien gaya geser dasar V/W dan simpangan atap ∆atap/H), yaitu sampai tahap elemen struktur (balok/kolom) mengalami leleh awal, terhadap skenario gempa terburuk ditunjukkan pada gambar 5.a - gambar 5.i.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007

∆atap/H

V/W

Model Awal

Alih Bentuk+1 Lantai

ALih Bentuk+1 Bentang

ALih Bentuk+1 Lantai+1 Bentang

Alih Fungsi

a. Model 2L1B

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007

∆atap/H

V/W

Model Awal




Alih Fungsi

b. Model 2L2B


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007

∆atap/H

V/W

Model Awal




Alih Fungsi

c. Model 2L3B

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007

∆atap/H

V/W

Model Awal




Alih Fungsi

d. Model 3L1B

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007

∆atap/H

V/W

Model Awal




Alih Fungsi

e. Model 3L2B

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007

∆atap/H

V/W

Model Awal




Alih Fungsi

f. Model 3L3B

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007

∆atap/H

V/W

Model Awal




Alih Fungsi

g. Model 4L1B

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007

∆atap/H

V/W

Model Awal




Alih Fungsi

h. Model 4L2B

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007

∆atap/H

V/W

Model Awal




Alih Fungsi

i. Model 4L3B

Gambar 5. Respon bangunan ruko dalam kurva kapasitas dengan 3 estimasi alih bentuk dan 1 alih

fungsi yang 3 nilainya masing-masing menunjukkan saat-saat dimana kolom pertama kali retak, balok

pertama kali retak dan balok/kolom pertama kali leleh.

b.2 Tingkat Kehancuran Struktur Ruko

Dari hasil analisa tingkat kehancuran dengan menggunakan alat bantu program analisa tidak elastik struktur beton bertulang IDARC2D diperoleh simpangan maksimum dan indeks kehancuran seperti yang ditunjukkan pada Tabel V.3. Indeks dan juga simpangan maksimum yang terjadi dapat dilihat dalam bentuk grafik seperti yang ditunjukkan pada Gambar.6 dan Gambar V.7. Diperkirakan bangunan yang paling parah kerusakannya akibat skenario adanya alih fungsi dan bentuk bangunan dan gempa lipatan terburuk berkekuatan Mw=9,3 berasal dari Nias yang berjarak 195 km dari kota Medan adalah model struktur alih bentuk dengan tipe +1Lantai dan tipe +1Lantai+1Bentang. Kedua tipe ini diperkirakan akan mengalami rubuh pada sebagian strukturnya atau bahkan seluruh strukturnya hampir pada semua jenis model. Sedangkan untuk model alih bentuk tipe +1Bentang secara umum indeks kehancuran yang terjadi cenderung menurun jika dibandingkan dengan model awal. Sebagian model yang lain diperkirakan mengalami kerusakan-kerusakan kecil sampai sedang seperti retak-retak di banyak tempat.


65

Secara umum dapat diperkirakan bahwa bangunan ruko dengan 3 lantai di kota Medan lebih berbahaya terhadap gempa – gempa terburuk dari kawasan Nias, namun demikian bukan berarti semua bangunan ruko selain itu tidak mengalami kerusakan yang berarti.

Tabel 5. Simpangan dan indeks hancur 9 jenis bangunan ruko di atas tanah keras akibat skenario gempa lipatan hasil simulasi dengan IDARC2D

Model RukoPerioda Alami

Struktur

Tinggi RukoH (m)

Perpindahan Atap Maks ∆atap (mm)

Simpangan Atap

(∆atap/H

Indeks Kehancuran

2L1B (Awal) 0.76 7.7 152.080 0.0198 0.0822L1B (+1Lantai) 0.738 11.4 84.187 0.0074 0.0682L1B (+1Bentang) 0.723 7.7 92.309 0.0120 0.0462L1B(+1Lantai+1Bentang) 0.802 11.4 27.715 0.0024 COLLAPSED2L1B (Alih Fungsi) 1.081 7.7 118.619 0.0154 0.0692L2B (Awal) 0.72 7.7 92.309 0.0120 0.0462L2B (+1Lantai) 1.031 11.4 27.715 0.0024 COLLAPSED2L2B (+1Bentang) 0.637 7.7 75.637 0.0098 0.0442L2B(+1Lantai+1Bentang) 0.877 11.4 49.76 0.0044 COLLAPSED2L2B (Alih Fungsi) 1.023 7.7 185.649 0.0241 0.1122L3B (Awal) 0.64 7.7 75.637 0.0098 0.0442L3B (+1Lantai) 1.076 11.4 49.76 0.0044 COLLAPSED2L3B (+1Bentang) 0.649 7.7 72.188 0.0094 0.0422L3B(+1Lantai+1Bentang) 0.892 11.4 46.351 0.0041 COLLAPSED2L3B (Alih Fungsi) 0.902 7.7 139.491 0.0181 0.0843L1B (Awal) 0.737 11.4 100.019 0.0088 0.0463L1B (+1Lantai) 1.061 15.1 69.774 0.0046 COLLAPSED3L1B (+1Bentang) 0.799 11.4 87.59 0.0077 0.0413L1B(+1Lantai+1Bentang) 1.096 15.1 58.731 0.0039 COLLAPSED3L1B (Alih Fungsi) 0.902 11.4 148.645 0.0130 .0823L2B (Awal) 0.799 11.4 87.590 0.0077 0.0413L2B (+1Lantai) 1.143 15.1 58.731 0.0039 COLLAPSED3L2B (+1Bentang) 0.875 11.4 132.74 0.0116 0.0693L2B(+1Lantai+1Bentang) 1.125 15.1 59.308 0.0039 COLLAPSED3L2B (Alih Fungsi) 1.13 11.4 145.725 0.0128 0.0793L3B (Awal) 0.875 11.4 132.739 0.0116 0.0693L3B (+1Lantai) 1.2 15.1 59.308 0.0039 COLLAPSED3L3B (+1Bentang) 0.889 11.4 115.926 0.0102 0.0633L3B(+1Lantai+1Bentang) 1.142 15.1 60.143 0.0040 COLLAPSED3L3B (Alih Fungsi) 1.237 11.4 185.154 0.0162 0.0884L1B (Awal) 1.007 15.1 151.148 0.0100 0.0644L1B (+1Lantai) 1.28 18.8 49.645 0.0026 COLLAPSED4L1B (+1Bentang) 1.070 15.1 180.359 0.0119 0.0794L1B(+1Lantai+1Bentang) 1.356 18.8 174.954 0.0093 .0714L1B (Alih Fungsi) 1.424 15.1 65.346 0.0043 COLLAPSED4L2B (Awal) 1.070 15.1 180.359 0.0119 0.0794L2B (+1Lantai) 2.516 18.8 24.7 0.0013 .0714L2B (+1Bentang) 1.1 15.1 150.626 0.0100 .0694L2B(+1Lantai+1Bentang) 1.39 18.8 157.238 0.0084 .0664L2B (Alih Fungsi) 1.513 15.1 88.183 0.0058 COLLAPSED4L3B (Awal) 1.099 15.1 150.626 0.0100 0.0694L3B (+1Lantai) 1.39 18.8 157.238 0.0084 .0664L3B (+1Bentang) 1.117 15.1 129.247 0.0086 .0594L3B(+1Lantai+1Bentang) 1.409 18.8 145.687 0.0077 .0514L3B (Alih Fungsi) 1.555 15.1 288.624 0.0191 .095

Gambar V.6 Indeks kehancuran 9 model bangunan ruko diatas tanah keras terhadap gempa lipatan Mw=9,3 dari kawasan Nias yang berjarak 195 km dari kota Medan

dengan skenario 3 tipe alih bentuk dan 1 tipe alih fungsi

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

Sim

pa

ng

an

Ma

ks

imu

m

2L1B 2L2B 2L3B 3L1B 3L2B 3L3B 4L1B 4L2B 4L3B

Model Struktur Ruko

Model Aw al

Model + 1 Lantai

Model + 1 Bentang

Model + 1 Lantai + 1 Bentang

Model Alih Fungsi

Gambar .7 Simpangan maksimum 9 model bangunan ruko diatas tanah keras terhadap gempa lipatan Mw=9,3

dari kawasan Nias yang berjarak 195 km dari kota Medan dengan skenario 3 tipe alih bentuk dan 1 tipe

alih fungsi

Nilai-nilai indeks kehancuran pada Tabel.5 menjelaskan betapa beresikonya bangunan – bangunan ruko yang dianalisa pada studi ini merespon gempa – gempa jauh dari kawasan lipatan Nias. Gambar –gambar tersebut menjelaskan kondisi paling kritis yang diberikan sebuah skenario gempa jauh yang diberikan. Sebagian kolom pada semua bangunan yang dianalisa mengalami kondisi sendi plastis akibat gempa – gempa jauh ini.

Hasil – hasil yang diperoleh di atas tersebut sebagian besar memenuhi apa yang diperkirakan oleh ATC-40 (1996) dan FEMA 274 (1997). Dimana rata – rata bangunan ruko, mulai dari model 2B1 sampai dengan 4B3, merespon skenario gempa lipatan Nias dengan simpangan maksimum pada rentang 0,005 – 0,0198. Pada rentang ini ATC – 40 (1996) menjelaskan bahwa bangunan kurang lebih masih dalam kondisi elastis dan dalam kondisi kinerja dimana kehancuran tidak begitu signifikan dan masih bisa dikendalikan (damage control). Lebih lanjut, batas atas rentang ini adalah awal dari sebuah tingkatan dimana kinerja bangunan akan mengganggu keselamatan jiwa penghuni (limited safety). Pada tingkatan ini sejumlah kerusakan akan cukup parah (struktur tidak diperbaiki)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

2L1B 2L2B 2L3B 3L1B 3L2B 3L3B 4L1B 4L2B 4L3B

Model Bangunan Ruko

Ind

eks H

an

cu

r

Model AwalModel +1 LantaiModel + 1 BentangModel + 1 Lantai + 1 BentangModel Alih Fungsi

Bangunan rubuh sebagian atau keseluruhan

Kerusakan parah, beton hancur ekstensif dan tulangan membengkok tidak dapat diperbaiki

Kerusakan dari sangat kecil s/d sedang dan dapat diperbaiki. Beton mengalami retak halus s/d lebar dan ada yang hancur sebagian. Bangunan dapat diperbaiki


pada bangunan namun belum sampai rubuh.

Hasil simulasi menunjukkan bahwa simpangan maksimum bangunan ruko secara umum memenuhi kondisi ATC – 40 (1996) dan FEMA 274 (1997). Namun demikian, keunikan justru terjadi pada model bangunan ruko dengan skenario model alih bentuk tipe +Lantai dan tipe +1Lantai+1Bentang serta beberapa model yang lainnya dimana hasil yang diperoleh melalui program IDARC2D menunjukkan bahwa kehancuran secara parah (diperkirakan rubuh) akan terjadi pada saat simpangan atap maksimum baru mencapai rentang 0,0024-0,0058. FEMA 274 (1997) menyebutkan bahwa rentang damage control bisa saja lebih kecil dari yang disebutkan oleh ATC – 40 (1996) tidak sepenuhnya berlaku pada bangunan ruko model alih bentuk. Hal ini terjadi karena simpangan maksimum masih tergantung kepada nilai percepatan tanah dan jenis beban gempa riwayat waktu yang diberikan.

5. Kesimpulan dan Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, kuat tekan beton yang dihasilkan oleh material adukan beton yang berasal dari pelaksanaan pembangunan ruko yang ada dikota Medan, memiliki nilai yang sangat rendah, sedangkan untuk baja secara umum tidak memiliki masalah sama sekali dan hasil analisis berupa nilai Respon struktur dan indeks hancur struktur ruko dalam menerima gempa jauh dapat disimpulkan bahwa adanya perubahan bentuk maupun perubahan fungsi pada suatu bangunan gedung khususnya bangunan ruko dikota Medan sangat berbahaya bagi keselamatan penghuninya.

Agar bangunan-bangunan yang akan dibangun khususnya bangunan rumah toko yang ada dikota Medan untuk dapat dilaksanakan sesuai dengan standar yang berlaku, untuk mengantisipasi dampak yang ditimbulkan jika asumsi yang telah

dilakukan dalam penelitian ini benar-benar terjadi. Selain itu juga perlu dilakukan kajian lebih lanjut dari penelitian ini untuk mengantisipasi dampak yang ditimbulkan, diantaranya dengan memberikan perkuatan struktur (untuk struktur yang telah berdiri), memodifikasi bentuk struktur (untuk struktur yang akan direncanakan) dan meninjau pengaruh dinding bata pada struktur ruko tersebut.

Daftar Pustaka

Andriono, T., Kusuma, G.H., Wyanto, B., & Tanojo, E. (1999). Studi tentang prosedur pemeriksaan ketahanan struktur rangka beton bertulang terhadap beban gempa. Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Kegempaan. Bandung, Indonesia, Nopember 4 – 5, 1999.

ATC-40 (1996). Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings –volume 1 (ATC-40). Report No. SSC 96-01. Redwood City: Applied Technology Council.

Chandler, A.M., & Lam, N.T.K. (2001). Perfoemance-based design in earthquake engineering: a multi disciplinary review. Engineering Structures. 23, 1525-1543.

Chandler, A.M., & Mendis, P.A. (2000). Performance of reinforced concrete frames using force and displacement based seismic assessment methods. Engineering Structure. 22, 352-263

Chopra, A.K. & Goel, R.K. (2001). A Modal Pushover Analysis procedure to Estimate Seismic Demand for Buildings: Theory and Preliminary Evaluation. PEER Report 2001/03, Pacific Earthquake Engineering Research Center, College of Engineering, University of California Berkeley.

Dymiotis, C., Kappos, A.J. Chryssanthopoulos, M.K. (1999).


67

Seismic reliability of RC frame with uncertain drift and member capacity. Journal of Structural Engineering (ASCE) 125(9).

DPU (1987). Tata cara perhitungan struktur beton untuk bangunan gedung SNI 1727 – 18F. Jakarta : Yayasan Badan Penerbit PU.

FEMA 273 (1997). NEHRP guidelines for the seismic rehabilitation of buildings (FEMA publication 273). Washington (DC): Building Seismic Safety Council.

FEMA 274 (1997). NEHRP commentary on the guidelines for the seismic rehabilitation of buildings (FEMA publication 272). Washington (DC): Building Seismic Safety Council.

Ghobarah, A. (2001). Performance-based design in earthquake engineering state of development. Engineerinng Structures. 23, 878-884.

Kappos, A., Antoniades, K., & Kostantinides, D. (1994). Seismic behaviour evaluation of RC buildings designed to the Eurocode 8. In Earthquake Resistant Construction and Desidn. (Savidis, S.A. ed). Rotterdam: A.A. Balkema.

Kappos, A., & Manafpour, A. (2001). Seismic design of R/C buildings with the aid of advanced analytical techniques. Engineering Structure. 23, 319-332.

Krawinkler, H., & Seneviratna, G.D.P.K. (1998). Pros and cons a pushover analysis of seismic performance evaluation. Engineering Structure.20, Nos 4-6, 452-464.

Medhekar, M.S., & Kennedy, D.J.L. (2000). Displacement-based seismic design of buildings-theory. Engineering Structures. 22, 201-209.

Naeim, F. (1989). The seismic design handbook. New York: Van Nostrand Reinhold.

Negro, P., Pinto, A.V., Verzeletti, G., Magonette, G.E. (1996). PsD test on four-story R/C building designed according to Eurocode. Hournal of Structural Engineering (ASCE). 122(12).

Park, R., & Paulay, T. (1975). Reinforced concrete structures. New York: John Wiley & Sons.

Park, Y.J., Ang, A. H.S. & Wen, Y.K. (1985). Seismic damage analysis of reinforced concrete buildings. Journal of Structural Engineering (ASCE). 111(4), 740-757.

Sieh, K., & Natawijaja, D. (2000). Neotectonics of the Sumatran fault, Indonesia Journal of Geophysical Research. 105, 28,295-28,326.

SNI 03-1726-2003 (2003). Peraturan perencanaan gempa untuk bangunan gedung SNI 03-1726-2003. Jakarta: Departemen Kimpraswil.

Valles, R. E., Reinhorn, A. M., Kunnath, S.K., Li, C., & Madan, A. (1996). IDARC2D version 4.0: Computer Program for the Inelastic Damage Analysis of Buildings. National center for Earthquake Engineering Research, Technical Report NCEER-96-0010. New York: The State University of New York at Boffalo.

Wangsadinata, W. (1999). Capacity design, a concept to ensure seismic resistant of building structure. Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Kegempaan. Bandung, Indonesia, Nopember 4-5, 1999

evaluasi kinerja struktur bangunan rumah toko di...

Documents